AT503739B1 - Method for controlling the combustion position in a combustion engine - Google Patents
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Description
2 AT 503 739 B12 AT 503 739 B1
Die Erfindung betrifft «in Verfahren zur Regelung der Verbrennungslage bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, wobei zumindest ein Motorbetriebsparameter erfasst wird.The invention relates to methods for regulating the combustion position in an internal combustion engine having a plurality of cylinders, in particular a diesel internal combustion engine, wherein at least one engine operating parameter is detected.
Aus der EP 0 203 617 A2 ist ein System zur Regelung des Zündzeitpunktes bei einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei zur Erkennung von Klopferscheinungen in zumindest einem Zylinder eine Zylinderdruckmessung durchgeführt wird und aufgrund des gemessenen Zylinderdruckes eine Verbrennungslage in einem geschlossenen Regelkreis geregelt wird.From EP 0 203 617 A2 a system for controlling the ignition timing in an internal combustion engine is known, wherein a cylinder pressure measurement is performed to detect knocking phenomena in at least one cylinder and a combustion position is controlled in a closed loop due to the measured cylinder pressure.
Die DE 10 2006 001 374 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine. Eine Regelung regelt eine die Verbrennungslage charakterisierende Verbrennungslagengröße auf einen Sollwert ein. Eine Steuerung und/oder eine Regelung beeinflusst eine das Moment der Brennkraftmaschine charakterisierende Momentengröße und/oder eine das Geräusch der Brennkraftmaschine charakterisierende Geräuschgröße mittels einer Steuergröße. In dieser Veröffentlichung wird somit der Aufbau der Regelung der Verbrennungslage, nicht aber die Berechnung der notwendigen Eingangssignale für die Regelung beschrieben.DE 10 2006 001 374 A1 describes a device and a method for controlling and / or regulating an internal combustion engine, in particular a direct-injection internal combustion engine. A control regulates a combustion position variable characterizing the combustion position to a desired value. A control and / or a regulation influences a moment variable characterizing the moment of the internal combustion engine and / or a noise quantity characterizing the noise of the internal combustion engine by means of a control variable. In this publication, therefore, the structure of the control of the combustion position, but not the calculation of the necessary input signals for the control is described.
Weiters offenbart die AT 503.061 A1 ein Verfahren zur Verbrennungsregelung, insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen, wobei in zumindest einem Zylinder der Druck gemessen wird. Um mit möglichst geringem Aufwand eine genaue Verbrennungsregelung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass entsprechend der Zündfolge nur in jedem zweiten Zylinder der Zylinderdruck und daraus die Verbrennungslage berechnet wird, und dass die Verbrennungslage des folgenden Zyklus in diesem Zylinder aufgrund des ermittelten Zylinderdruckes, bzw. der Verbrennungslage so geregelt wird, dass der tatsächliche Zylinderdruck, bzw. die tatsächliche Verbrennungslage einem Sollwert für den Zylinderdruck, bzw. die Verbrennungslage angeglichen wird. In Zylindern, in welchen der Zylinderdruck nicht gemessen wird, wird der Zylinderdruck, bzw. die Verbrennungslage aus den gemessenen Zylinderdrücken, insbesondere aus einem Mittelwert der gemessenen Zylinderdrücke in den in der Zündfolge benachbarten Zylindern ermittelt.Furthermore, AT 503.061 A1 discloses a method for controlling combustion, in particular in diesel internal combustion engines, wherein the pressure is measured in at least one cylinder. In order to enable an exact combustion control with the least possible effort, it is provided that the cylinder pressure and the combustion position is calculated according to the firing order only in every second cylinder, and that the combustion position of the following cycle in this cylinder due to the determined cylinder pressure, or Combustion is controlled so that the actual cylinder pressure, or the actual combustion position is adjusted to a target value for the cylinder pressure, or the combustion position. In cylinders in which the cylinder pressure is not measured, the cylinder pressure or the combustion position is determined from the measured cylinder pressures, in particular from an average value of the measured cylinder pressures in the cylinders adjacent to one another in the ignition sequence.
Die EP 0 364 959 A2 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine, wobei Drehzahlen während der Arbeitstakte von Zylindern ermittelt werden, um jeweils den Verbrennungsdruck im entsprechenden Zylinder zu bestimmen. In Abhängigkeit der Abweichung zwischen ermittelten und abgeschätzten Verbrennungsdrücken erfolgt eine Regelung der Zündzeitpunkte oder der zugeführten Kraftstoffmengen für die entsprechenden Zylinder.EP 0 364 959 A2 describes a method of controlling a multi-cylinder internal combustion engine, wherein speeds are determined during the power strokes of cylinders to determine the combustion pressure in the respective cylinder. Depending on the deviation between determined and estimated combustion pressures, a control of the ignition times or of the supplied fuel quantities for the corresponding cylinders takes place.
Die WO 2006/104434 A1 offenbart ein Verfahren zur Abschätzung von Verbrennungsparametern, wobei ein vorbekanntes Verhalten zur Ableitung mindestens einer Parameterschätzung und/oder mindestens einer Verbrennungsparametermessung aus den Echtzeitsensordaten verwendet wird und die Verbrennungsparameterschätzung oder eine Verbrennungsparametermessung zur Ausführung der Motorsteuermessung verwendet wird.WO 2006/104434 A1 discloses a method for estimating combustion parameters, wherein a previously known behavior for deriving at least one parameter estimate and / or at least one combustion parameter measurement from the real-time sensor data is used and the combustion parameter estimate or a combustion parameter measurement is used to execute the engine control measurement.
Ferner ist aus der AT 502.440 A2 ein Verfahren zum Regeln der Kennwerte der Verbrennung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein schneller Regelpfad, der bei jeder Einspritzung agieren und messen kann, einen langsamen Regelpfad, der in einem Zeitraster eine wesentlich größere Zeit als der schnelle Regelpfad benötigt, im Stellverhalten berücksichtigt und wobei aus der Größe der Abweichung zwischen den Istwerten und den Sollwerten des langsamen Regelpfades direkt die Auswirkungen auf Kennwerte der Verbrennung und/oder Änderungen zumindest eines Kennwertes des schnellen Regelpfades berechnet werden.Furthermore, from AT 502.440 A2 a method is known for regulating the characteristic values of the combustion in an internal combustion engine, wherein a fast control path, which can act and measure at each injection, has a slow control path which in a time grid has a much greater time than the fast control path is required, taken into account in the control behavior, and from the magnitude of the deviation between the actual values and the setpoint values of the slow control path, the effects on combustion parameters and / or changes of at least one characteristic value of the fast control path are calculated directly.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst einfache und kostengünstige Weise eine genaue Verbrennungslagenregelung zu ermöglichen.The object of the invention is to allow the simplest possible and cost-effective way a precise combustion position control.
Erfindungsgemäß wird dies -dadurch erreicht, dass ein arithmetisches oder kennlinienbasiertes 3 AT 503 739 B1 zylinderselektives Verbrennungslagenmodell bereitgestellt wird, welches eine Beziehung zwischen zumindest einem ermittelten Motorbetriebsparameter und der Verbrennungslage herstellt, und dass mittels des Verbrennungslagenmodells für jeden Zylinder die Verbrennungslage auf der Basis des ermittelten Motorbetriebsparameters ermittelt wird, und dass in zumindest einem Referenzzylinder, vorzugsweise in genau einem Referenzzylinder, der Zylinderdruck gemessen wird und aus dem Zylinderdrucksignal eine Referenzverbrennungslage ermittelt wird, dass aufgrund der Differenz zwischen der aus dem Zylinderdruck des Referenzzylinders ermittelten Referenzverbrennungslage des Referenzzylinders und der modellierten Verbrennungslage des Verbrennungslagenmodells des Referenzzylinders ein Modellfehler berechnet wird, und dass das Verbrennungslagenmodell durch den vorzugsweise gefilterten Modellfehler korrigiert wird. Dadurch kann eine möglichst realitätsgetreue Bestimmung der Verbrennungslagen mittels des Verbrennungsmodells ermöglicht werden.According to the invention, this is achieved by providing an arithmetic or characteristic based cylinder-selective combustion regime model which establishes a relationship between at least one determined engine operating parameter and the combustion attitude, and by means of the combustion attitude model for each cylinder determining the combustion attitude on the basis of the determined Motorbetriebsparameters is determined, and that in at least one reference cylinder, preferably in exactly one reference cylinder, the cylinder pressure is determined and from the cylinder pressure signal Referenzverbrennungslage is determined that due to the difference between the determined from the cylinder pressure of the reference cylinder Referenzverbrennungslage the reference cylinder and the modeled combustion position of Combustion model of the reference cylinder, a model error is calculated, and that the combustion position model by the preferably filtered Modellfe corrected. As a result, the most realistic possible determination of the combustion positions by means of the combustion model can be made possible.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Motorbetriebsparameter ein vorzugsweise zylinderselektives Verbrennungssteuersignal, besonders vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Ein-spritzzeitpunkt, Abstände zu Vor- und Nacheinspritzungen, Einspritzmenge, Einspritzdruck, Einspritzdauer oder dergleichen verwendet wird. Alternativ dazu oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als Motorbetriebsparameter ein Sensorsignal der Motorsensorik, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe Drehzahl, angesaugte Luftmasse, Ladedruck, Ladetemperatur, Kühlmitteltemperatur, Kraftstoffdruck, λ-Sondenwert verwendet wird.It is preferably provided that a preferably cylinder-selective combustion control signal, particularly preferably selected from the group injection time, distances to pre and post injections, injection quantity, injection pressure, injection duration or the like is used as the engine operating parameter. Alternatively or additionally, it can be provided that a sensor signal of the engine sensors, preferably selected from the group of engine speed, intake air mass, boost pressure, charging temperature, coolant temperature, fuel pressure, λ probe value, is used as engine operating parameter.
Das zylinderselektive Verbrennungslagenmodell berechnet einen zylinderselektiven "virtuellen" Sensorwert der Verbrennungslage für jeden Zylinder. Dieser wird zur Regelung der Verbrennungslage verwendet. Dem Verbrennungslagenmodell liegt eine Berechnung zu Grunde, die auf in der Motorsteuerung verfügbaren Signalen basiert. Diese sind einerseits Sensorsignale aus der Standardmotorsensorik, wie zum Beispiel Drehzahl, angesaugte Luftmasse, Ladedruck, Ladetemperatur, Kühlmitteltemperatur, Kraftstoffdruck, λ-Sondenwert, oder dergleichen. Andererseits werden Steuersignale verwendet die die Verbrennung beeinflussen, wie beispielsweise Einspritzzeitpunkt, zeitliche Abstände zwischen der Haupteinspritzung und den Vor- oder Nacheinspritzereignissen, Einspritzmenge, Einspritzdruck oder dergleichen.The cylinder-selective combustion layer model calculates a cylinder-selective " virtual " Sensor value of the combustion position for each cylinder. This is used to control the combustion position. The combustion layer model is based on a calculation based on signals available in the engine control. These are on the one hand sensor signals from the standard engine sensors, such as speed, intake air mass, boost pressure, charging temperature, coolant temperature, fuel pressure, λ probe value, or the like. On the other hand, control signals are used which influence the combustion, such as injection timing, time intervals between the main injection and the pre-injection or Nacheinspritzereignisse, injection quantity, injection pressure or the like.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mittels des Verbrennungslagenmodells eine zylinderselektive Regelung der Verbrennungslage durchgeführt wird.It is particularly advantageous if a cylinder-selective regulation of the combustion position is carried out by means of the combustion position model.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.
Es zeigen Fig. 1 die Verbrennungslageregelung gemäß dem Stand der Technik und Fig. 2 eine erfindungsgemäße Verbrennungslagenregelung.1 shows the combustion position control according to the prior art, and FIG. 2 shows a combustion position control according to the invention.
Bei der in Fig. 1 schematisch gezeigten herkömmlichen Verbrennungslagenregelung wird aufgrund einer einem Verbrennungslagenregler 1 zugeführten Wunschverbrennungslage 2 für einen bestimmten Zylinder x (x=1,... n) ein Eingriff 3 in die Verbrennungslage durchgeführt, worauf eine Verbrennung 4 im Zylinder x stattfindet. In einem Schritt 5 wird über einen Zylinderdrucksensor die tatsächliche Verbrennungslage 6 ermittelt und dem Verbrennungslageregler 1 als Istwert zugeführt. Um für jeden Zylinder x eine genaue Verbrennungslagenregelung durchführen zu können, ist dabei für jeden Zylinder ein Zylinderdrucksensor erforderlich. Werden Mittelwerte von Signalen benachbarter Zylinder verwendet, so kann zwar die Anzahl der erforderlichen Zylinderdrucksensoren verringert werden, was allerdings zu Lasten der Regelgüte erfolgt.In the conventional combustion position control shown schematically in FIG. 1, an engagement 3 in the combustion position is performed for a specific cylinder x (x = 1,... N) due to a desired combustion position 2 fed to a combustion position regulator 1, whereupon combustion 4 takes place in the cylinder x , In a step 5, the actual combustion layer 6 is determined via a cylinder pressure sensor and fed to the combustion position controller 1 as an actual value. In order to be able to perform an exact combustion position control for each cylinder x, a cylinder pressure sensor is required for each cylinder. If mean values of signals from adjacent cylinders are used, the number of required cylinder pressure sensors can indeed be reduced, but this is done at the expense of the control quality.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Verbrennungslagenregelung.Fig. 2 shows a combustion position control according to the invention.
Der Verbrennungslagenregler 11 führt aufgrund einer Wunschverbrennungslage 12 einen Eingriff 13 in die Verbrennungslage bei einem bestimmten Zylinder x durch, wodurch eine Verbrennung 14 in dem Zylinder x stattfindet. Erfindungsgemäß ist in die VerbrennungslagenregelungThe combustion position controller 11 performs an engagement 13 in the combustion position at a particular cylinder x due to a desired combustion position 12, whereby combustion 14 takes place in the cylinder x. According to the invention is in the combustion position control
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